3段階量子暗号プロトコル

3段階量子暗号プロトコルは、Kakの3段階プロトコル^[1]としても知られ、認証された2人の当事者であるアリスとボブの両者によるランダム偏光回転を使用するデータ暗号化の方法で、 Subhash Kakによって提案されました。^[2]原則として、この方法は、単一光子を使用する場合、継続的で解読不可能なデータ暗号化に使用できます。^{[3]これは、データの直接暗号化に使用できるため、QKD（}量子鍵配送）の方法とは異なりますが、鍵の交換にも使用できます。

この方式の基本的な考え方は、アリスとボブの両方が秘密（または貴重品）を収めた箱に鍵をかけ、信頼できない配送業者を通して送るというものです。これは二重鍵暗号とも呼ばれます。アリスは秘密が入った箱に鍵をかけ、箱はボブに送られます。ボブは自身の鍵をかけた後、箱を返送します。アリスは（改ざんされていないことを確認した後）鍵を外し、ボブに返送します。ボブは同様に鍵を開けて秘密を入手します。編み込み方式では1パスで十分ですが、ここではアリスとボブが初期鍵を共有します。^[4]^[5]

このプロトコルは、暗号変換に古典的なアルゴリズムを使用する量子鍵配送とは異なり、完全に量子的な安全な通信方法として提案されている^[6]

基本的な偏光回転方式は、オクラホマ大学量子光学研究所のプラモード・ヴァーマによってハードウェア実装されている。^[7]^[8]^[9] この方法では、アリスとボブの間の情報交換に複数の光子を使用できるため、多光子量子暗号の可能性が開かれる。^{[10]これは、盗聴者が吸い上げる光子の数が偏光角を決定するのに十分でない限り有効である。}中間者攻撃に対処できるバージョンも開発されている。^[11]

パラクは、回転量子誤差の下での3段階プロトコルを分析し、これらの誤差を修正する修正を提案した。^[12]修正されたプロトコルの興味深い特徴の1つは、回転誤差の値に対して不変であり、したがって任意の回転を修正できることです。

参照

参考文献

^ カーディナル、デイビッド（2019年3月11日）「量子暗号の謎を解き明かす：分かりやすく解説」エクストリーム・テック。
^ Kak, Subhash (2006). 「3段階量子暗号プロトコル」. Foundations of Physics Letters . 19 (3): 293– 296. arXiv : quant-ph/0503027 . Bibcode :2006FoPhL..19..293K. doi :10.1007/s10702-006-0520-9. S2CID 7245233.
^ Chen, Yuhua; Verma, Pramode K.; Kak, Subhash (2009). 「光バーストスイッチングネットワークにおける統合型古典暗号・量子暗号サービスのための組み込みセキュリティフレームワーク」. Security and Communication Networks : n/a. doi : 10.1002/sec.98 .
^ James Harold Thomas (2007). 「Kakの3段階量子暗号プロトコルのバリエーション」arXiv : 0706.2888 . {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
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^ Thapliyal, Kishore; Pathak, Anirban (2018). 「Kakの安全な量子通信のための3段階プロトコルの再考：これまで知られていなかったプロトコルの長所と短所」.量子情報処理. 17 (9): 229. arXiv : 1803.02157 . Bibcode :2018QuIP...17..229T. doi :10.1007/s11128-018-2001-z. S2CID 52009384.
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^ Verma, PK; et al. (2019). 多光子量子セキュア通信. Signals and Communication Technology. Springer. doi :10.1007/978-981-10-8618-2. ISBN 978-981-10-8617-5. S2CID 126012309。
^ Mandal, S.; MacDonald, G.; El Rifai, Mayssaa; Punekar, N.; Zamani, F.; Yuhua Chen; Kak, S.; Verma, PK; Huck, RC; Sluss, J. (2013). 「3段階量子暗号プロトコルの多光子実装」.国際情報ネットワーク会議2013 (ICOIN) . pp. 6– 11. doi :10.1109/ICOIN.2013.6496343. ISBN 978-1-4673-5742-5. S2CID 1055005。
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^ Parakh, Abhishek; Van Brandwijk, Joel (2016). 「3段階QKDにおける回転誤差の補正」2016年第23回国際電気通信会議 (ICT) . pp. 1– 5. doi :10.1109/ICT.2016.7500409. ISBN 978-1-5090-1990-8. S2CID 11693845。

[1] カーディナル、デイビッド（2019年3月11日）「量子暗号の謎を解き明かす：分かりやすく解説」エクストリーム・テック。

[2] Kak, Subhash (2006). 「3段階量子暗号プロトコル」. Foundations of Physics Letters . 19 (3): 293– 296. arXiv : quant-ph/0503027 . Bibcode :2006FoPhL..19..293K. doi :10.1007/s10702-006-0520-9. S2CID 7245233.

[3] Chen, Yuhua; Verma, Pramode K.; Kak, Subhash (2009). 「光バーストスイッチングネットワークにおける統合型古典暗号・量子暗号サービスのための組み込みセキュリティフレームワーク」. Security and Communication Networks : n/a. doi : 10.1002/sec.98 .

[4] James Harold Thomas (2007). 「Kakの3段階量子暗号プロトコルのバリエーション」arXiv : 0706.2888 . {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です

[5] Darunkar, Bhagyashri; Verma, Pramode (2014). 「量子セキュア通信のための編組シングルステージプロトコル」. Donkor, Eric; Pirich, Andrew R; Brandt, Howard E; Frey, Michael R; Lomonaco, Samuel J; Myers, John M (編). Quantum Information and Computation XII . Vol. 9123. p. 912308. doi :10.1117/12.2050164. S2CID 62145124.

[6] Thapliyal, Kishore; Pathak, Anirban (2018). 「Kakの安全な量子通信のための3段階プロトコルの再考：これまで知られていなかったプロトコルの長所と短所」.量子情報処理. 17 (9): 229. arXiv : 1803.02157 . Bibcode :2018QuIP...17..229T. doi :10.1007/s11128-018-2001-z. S2CID 52009384.

[7] 量子暗号への多光子アプローチ http://www.kurzweilai.net/a-multi-photon-approach-to-quantum-cryptography [2015年2月10日アクセス]

[8] 量子光学研究室 http://www.ou.edu/coe/tcom/research/quantum-optics1.html [2015年2月10日アクセス]

[9] Verma, PK; et al. (2019). 多光子量子セキュア通信. Signals and Communication Technology. Springer. doi :10.1007/978-981-10-8618-2. ISBN 978-981-10-8617-5. S2CID 126012309。

[10] Mandal, S.; MacDonald, G.; El Rifai, Mayssaa; Punekar, N.; Zamani, F.; Yuhua Chen; Kak, S.; Verma, PK; Huck, RC; Sluss, J. (2013). 「3段階量子暗号プロトコルの多光子実装」.国際情報ネットワーク会議2013 (ICOIN) . pp. 6– 11. doi :10.1109/ICOIN.2013.6496343. ISBN 978-1-4673-5742-5. S2CID 1055005。

[11] Clifford Chan, Kam Wai; El Rifai, Mayssaa; Verma, Pramode; Kak, Subhash; Chen, Yuhua (2015). 「多光子3段階量子鍵配送のセキュリティ分析」. International Journal on Cryptography and Information Security . 5 (3/4): 01– 13. arXiv : 1503.05793 . doi :10.5121/ijcis.2015.5401. S2CID 3220239.

[12] Parakh, Abhishek; Van Brandwijk, Joel (2016). 「3段階QKDにおける回転誤差の補正」2016年第23回国際電気通信会議 (ICT) . pp. 1– 5. doi :10.1109/ICT.2016.7500409. ISBN 978-1-5090-1990-8. S2CID 11693845。